基于AR的消防车乘员室优化设计系统研究

摘要

消防车乘员室在产品设计、开发过程中，是否符合人机工程学要求是影响开发周期和成本的重要因素之一，也是新产品能否得到最终用户认可的关键指标。 传统的人机工程学分析是通过开发物理样机，反复进行评价和优化，直到符合要求为止，但是制作和修改样机需要较长的时间和较高的成本。随着虚拟仿真技术的出现，通过三维人体模型与虚拟产品进行交互，能够实现产品的人机工程学分析，但是建立逼真的虚拟场景模型需要花费较长的时间，并且不能真实地反映使用者的直观感受。本文利用增强现实技术，通过将虚拟模型准确地叠加到真实的环境中，使用户能够参与到产品设计过程中的人机工程学分析，有利于缩短设计周期、降低设计成本、促进设计人员之间的高效沟通。 在深入研究人机工程学理论、增强现实技术的研究现状基础上做了以下工作: 首先，针对消防车乘员室在人机工程学优化、评价方面存在的问题，结合人机工程学理论、模糊综合评价理论以及增强现实技术，阐明基于增强现实技术的消防车乘员室优化设计系统的设计方案。 其次，在对人机工程学理论在乘员室优化上的应用进行深入研究的基础上，对乘员室的座椅舒适性、视野性、上下便捷性、手伸及性进行分析。建立消防车乘员室人机工程学优化模型；并采用模糊综合评价方法建立乘员室人机工程学评价模型，为消防车乘员室的人机工程学评价提供了依据。 再次，针对增强现实技术在应用过程中存在的帧率不足问题，对增强现实三维注册关键技术进行研究，应用基于L-K光流的三维注册过程，以达到提高增强现实系统的实时性的目的。 最后，在上述方法和技术研究的基础上，开发基于增强现实技术的消防车乘员室人机工程学优化设计系统，并通过对消防车乘员室的人机工程学综合评价，验证该系统的正确性和有效性。 该论文有图55幅，表 19个，参考文献81篇。

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